|
Читайте также: |
Микроорганизмы и микробиологические процессы играют важную роль в плодородии почвы и питании растений. Почва создает условия для развития микроорганизмов, которые в свою очередь, оказывают специфическое влияние на почву. В каждом виде почвы развиваются определенное количество и группы микроорганизмов. Среди почвенных микроорганизмов наиболее распространены бактерии, численность которых составляет 70% от всех микроорганизмов. В необрабатываемых почвах их количество составляет 1 млн. на гр., а окультуренных – миллиарды, что свидетельствует об их огромном значении для почвы.
Бактерии – одноклеточные организмы с многочисленными и разнообразными морфологическими, анатомическими, физико-химическими и биохимическими свойствами. Это прокариоты. Бактериальная клетка, как теперь точно установлено, состоит из протопласта, окруженного клеточной оболочкой, вакуолей, различных включений, имеющихся в составе протоплазмы и в некоторых случаях дифференцированного ядра. По внешней форме бактерии можно разделить на три основные группы:
Между этими группами имеются многочисленные и часто незаметные переходы. Наиболее просты по форме шаровидные бактерии. Встречаются в форе или единичных шариков кокков или сцепленных в цепочку стрептококков. Если сцепленных по четыре -тетракокков и по восемь -сарцин.
Больше по форме варьируют цилиндрические бактерии (палочки). Они бывают прямыми, изогнутыми, сцепленными. Поэтому внешняя форма уже не является надежным средством разганичения. В связи с этим, принимают во внимание другие морфологические особенности: способность образовывать внутри клетки стойкие овальные тельца – споры. Все палочковидные формы, не образующие спор, называются бактериями, а образующие споры – бациллы. Парные соединения – диплобактерии или диплобациллы, соединенные в цепочки – стрептобактерии или стрептобациллы.
Еще больше вариаций дает спирально извитая форма: слегка изогнутые клетки – вибрионы; сильно извитые с несколькими завитками – спириллы; с многочисленными завитками – спирохеты. Особую группу бактерий составляют миксобактерии. От настоящих бактерий их отличает способность образовывать особые плодовые тела, в которых скапливаются споры.
К бактериям относят и одноклеточные микроорганизмы в форме палочек или нитей, дающие боковые выросты, известные под названием микобактерий и корнебактерий. Нитевидное строение имеют актиномицеты – бактерии более крупных размеров. Это организмы, занимающие промежуточное положение между бактериями и грибами. Они образуют ветвящиеся гифы. Внешне похожи на грибы. Размножаются бактерии делением или почкованием, а актиномицеты – с помощью деления гиф на отдельные фрагменты.
По отношению к О2 бактерии бывают – аэробными и анаэробными. Бактерии способны существовать при низких температурах и температурах, близких к кипячению воды. Способны активно размножаться. Их численность за 20 мин.удваивается. При необходимости снижают активность, образуя споры и в таком состоянии способны переносить длительное обезвоживание, действие высокого давления, вакуум, низкие и высокие температуры. В условиях отрицательных температур, бактерии переходят в состояние анабиоза.
По отношению к температурам, все микроорганизмы разделяются на три группы
| Минимальные температуры,0С | Оптимальные температуры, 0С | Максимальные температуры, 0С | |
| Психрофильные | -4 | 6-10 | |
| Мезофильные | 3-10 | 20-35 | 45-50 |
| Термофильные | 18-30 | 50-60 | 60-75 |
Наряду с органическим веществом, на распределение микроорганизмов в почве, влияет содержание минеральных элементов. Одни имеют положительное значение, другие (тяжелые металлы), снижают количество микроорганизмов. Оптимальная влажность – 60-80% ПВ. На засаленных почвах обитают галофильные бактерии, способные развиваться при содержании NaCl – 12%, а экстремальные галофилы даже лучше растут и размножаются в соленой воде при концентрации NaCl 20-30%.
рН для различных групп микроорганизмов различно. Грибы – лучше размножаются в кислой среде; бактерии – в нейтральной и щелочной; серные бактерии – сильно кислой. Свет нужен лишь микроскопическим водорослям и цианобактериям. Движение бактерий – таксисы, с помощью жгутиков и др.
Актиномицеты (лучистые грибы) их примерно 30% от почвенных микроорганизмов. Это одноклеточные прокариоты, тело – ветвящиеся нити – гифы. Наиболее распространены в сухих почвах. Принимают участие в минерализации органики, образовании гумуса. Способны образовывать антибиотики.
Цианобактерии – это прокариоты (цианеи), прежнее название сине-зеленые водоросли. Они представлены одноклеточными, колониальными и нитчатыми формами. Форма клеток – самая различная. Снаружи клеточная стенка часто покрыта слизистой капсулой. Цианобактерии размножаются путем бинарного деления (на две одинаковые клетки), почкования или множественного деления.
Среди почвенных микроскопических водорослей – эукариотов наиболее распространены зеленые, желто-зеленые и диатомовые.
Цианобактерии и водоросли в основном до синезеленых – прокариоты.Наибольшее распространение имеют в почвах с достаточным водообеспечением. Повышают плодородие почвы за счет своей биомассы. Выделяемая ими слизь способствует оструктуриванию почвы. Они обогащают почву кислородом, выделяемым в процессе фотосинтеза и создают условия для аэробных микроорганизмов.
Наибольшее значение имеют цианобактерии, которые способны связывать атмосферный азот и обогащать им почву. К ним относятся зеленые, пурпурные и диатомовые.
Грибы – эукариоты, утратившие хлорофилл. Гетеротрофы, т.е. использующие уже готовое органическое вещество, занимают примерно 1-3% объема микрофлоры. Образуют мицелий и накапливают большую биомассу, что имеет существенное значение для плодородия почвы. Грибы устойчивы к кислой реакции и являются основными обитателями кислых почв. Это разнообразная группа микроорганизмов. Наибольшее значение имеют микромицеты (микроскопические грибы). Они разлагают и окисляют углеводы, жиры, белки. Это типичные редуценты (деструкторы), т.е. организмы, разлагающие органические остатки. Раньше грибы относили к растениям, теперь к особому царству живой природы – микота. Среди почвенных микромицетов, наиболее распространены плесневые грибы, характерной особенностью которых является рост мицелия в виде тонкого волокнистого налета на органических субстратах. Микромицеты используются в инженерной энзимологии, кроме того для получения ферментов, лекарств. В медицине – пенициллин из гриба Penicillium.
Дрожжи являются основными возбудителями спиртового брожения, размножаемые почкованием или делением.
Вирусы и фаги.
Вирусы, вызывающие гибель бактерий, называются бактериофагами. Они выходят за пределы видимости в световом микроскопе. Они живут и размножаются внутри живых клеток, поражаемого им организма. Находясь в таких клетках, вирус обладает всеми свойствами живых существ, а вне этих клеток многие вирусы не проявляют заметным образом своих жизненных свойств. Широко распространены в почвах и способны вызвать лизис – это гибель важнейших почвенных микроорганизмов. Известное в агрономии клеверное, люцерновое почвоутомление – является именно результатом накопления активных фагов.
В соответствии со своей ролью и функцией в балансе природы, организмы разделяют на три группы.
Зеленые растения синтезируют органические вещества, используя энергию солнца и углекислоту, поэтому их называют продуцентами. Животные являются потребителями (консументами). Они расходуют значительную часть первичной биомассы для построения своего тела. Тела животных и растении в конце концов подвергаются разложению, при котором органические вещества превращаются в минеральные, неорганические соединения. Этот процесс, называемый минерализацией, осуществляют в первую очередь грибы и бактерии, в балансе природы они служат деструкторами (редуценты).
Микроорганизмы почвы находятся во взаимосвязи как между собой, так и с другими представителями живого в почве. Они являются составной частью биогеоценоза, являющегося сложным комплексом разных царств природы – растений, животных, грибов, прокариот и абиотической (неживой) среды.
Основные типы взаимных связей в биоценозе между организмами сводятся к трофическим (пишевым) и метаболическим (выделения продуктов обмена). По способности использовать в качестве пищи различные субстраты, почвенные микроорганизмы разделены на четыре типа:
Заселяя один и тот же субстрат, микроорганизмы разных видов вступабт между собой во взаимоотношения. Поэтому различают ассоциации микроорганизмов с положительным и отрицательным балансом в борьбе за пищу или метаболиты.
1. Взаимоотношения с положительным балансом проявляются в виде симбиоза и метабиоза.
Пример симбиоза – лишайники. Гриб добывает из окружающей среды воду и зольные элементы, минеральный азот, а водоросль поставляет грибу продукты фотосинтеза. Метабиоз – это не тесное сожительство двух видов микроорганизмов. В одном случае какой-то партнер оказывает положительное влияние на другого или метабиоз может быть двусторонне полезным. Например: азотбактер непосредственно не может использовать целлюлозу, но хорошо усваивает продукты ее гидролиза (глюкозу и органические кислоты) целлюлозоразрушающими бактериями. Поэтому и сам процесс разложения целлюлозы идет интенсивнее в комплексе с азотбактером.
2. Ортицательные взаимодействия одних микроорганизмов на другие выступают в виде конкуренции, хищничества, паразитизма, антагонизма.
- При конкуренции за пищу погибает тот вид микроорганизма, который быстрее растет.
- Хищничество проявляется, например, в пожирании простейшими животными (инфузории, эвглена) бактерий, водорослей, дрожжей.
- Под паразитизмом понимается полная или частичная зависимость от другого хозяина. Типичным паразитом в почве является Bdellovibrio. Этот вибрион внедряется в клетки более крупных бактерий и в них интенсивно размножается за счет органического вещества хозяина. Это приводит к гибели (лизису) хозяина. Антагонизм – явление подавления одним видом микроорганизма другого. Оно проявляется путем образования токсических веществ неспецифического действия (сероводород, метан, антибиотиков). Так антибиотик пенициллин продукт грибов из рода Penicillum отрицательно действует на грамположительные бактерии и не влияет на грамотрицательные.
Связь микроорганизмов с высшими растениями.
Во-первых она может проявляться в том, что некоторые виды микроорганизмов поселяются непосредственно на корнях растений и питаются выделяются выделяемыми корнями сахаром, аминокислотами и другими веществами.
Во-вторых, используя корневые выделения и опад корней микроорганизмы в больших количествах поселяются в ризосфере. Ризосфера – зона, расположенная в непосредственной близости к корням. Ризоферные микроорганизмы создают условия, которые существенно влияют на жизнедеятельность растений. Они способствуют минерализации органических остатков, растворению труднодоступных для растений минеральных веществ почвы, фиксацию азота, нитрификации. Это приводит к обогащению почвы доступными формами элементов почвенного питания растений, обогащают физиологически активными веществами, витаминами, антибиотиками.
Вместе с тем, в ризосфере могут наблюдаться и негативные для растений явления – денитрификация, могут выделяться тормозящие рост растений вещества, паразитизм, грибные заболевания (микозы).
Третьим примером взаимоотношения микроорганизмов и высших растений является настоящий симбиоз – мутуализм. Численный и качественный состав микроорганизмов почвы и взаимоотношения микроорганизмов и высших растений, можно регулировать агротехнические и лесотехнические мероприятиями. Чередование культур, бактериальных удобрений, гипсование, известкование, внесение удобрений, орошение, внесение микоризообразующих грибов.
Дата добавления: 2015-12-01; просмотров: 33 | Нарушение авторских прав